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1、车削加工切削力测量实验报告书实验者姓名 实验者学号 实验小组 小组其它成员 课程名 制造技术根底 实验室 生产工程实验中心金属切削实验室实验时间 车削加工切削力测量实验 一实验概述 切削过程中，会产生一系列物理现象，如切削变形、切削力、切削热与切削温度、刀具磨损等。对切削加工过程中的切削力、切削温度进行实时测量，是研究切削机理的根本实验手段和主要研究方法。通过对实测的切削力、进行分析处理，可以推断切削过程中的切削变形、刀具磨损、工件外表质量的变化机理。在此根底上，可进一步为切削用量优化，提高零件加工精度等提供实验数据支持。 通过本实验可使同学熟悉制造技术工程中的根底实验技术和方法，理解设计手册
2、中的设计参数的来由，在处理实际工程问题中能合理应用经验数据。 二实验目的与要求 1. 掌握车削用量c、f、ap，对切削力及变形的影响。 2. 理解切削力测量方法的根本原理、了解所使用的设备和仪器。 3. 理解切削力经验公式推导的根本方法，掌握实验数据处理方法。 三实验系统组成 实验系统由以下设备仪器组成 1、微型数控车床KC0628S2、车床测力刀架系统图1，包括1车削测力刀架2动态应变仪3USB数据采集卡4台式计算机USB数采器虚拟仪器台式计算机 USB线放大器微型车床测力刀架图1四实验原理3向切削力传感器结构与工作原理 3向切削力传感器是一种以电阻式应变片为敏感元件的力传感器。它具有八角扁
3、环型结构上下环的弹性元件。八角扁环是用整体钢材加工成八角状结构，从而防止接触面间的摩擦和螺钉夹紧的影响。在八角状弹性元件的适当位置粘贴电阻应变片作为敏感元件。弹性元件受力变形后，导致电阻应变片变形，引起电阻应变片的电阻值变化，见图2。其电阻变化率R/R与应变L/L有如下的线性关系： 图2 3向切削力传感器示意图 图3 3向切削力传感器原理图R/R=K0*L/L=K0* 式中Ko为电阻应变片的应变灵敏系数，一般Ko； 八角状弹性元件的应变。 由于应变片电阻的电阻变化率R/R是很小的。故此需外接电阻应变仪，将电阻应变片的微小变化量放大，进而转变成电流电压的变化量，形成电信号输出。在电阻应变仪的输出
4、端连接计算机数据处理仪，对此信号进行实时采样，A/D转换、形成数字数据流输出，存储，形成实验数据的实时记录文档。五、实验方法和步骤1. 测力装置的安装1拆下原机床上的回转刀架。2装上测力刀架，调节刀尖高度，使刀尖和机床中心等高。3连接测力刀架和放大器、USB数据采集卡和台式计算机。2. 检查系统1启动计算机、翻开测力刀架和运动控制器电源。2在计算机上运行LabView切削力虚拟仪器。在刀尖处加一水平力，观察虚拟仪器显示的切削力波形及其数据的变化。3数控车床上电，检查操控面板、主轴、拖板运动等各项功能是否正常。3. 在数控操控面板上输入外圆加工程序，在没有工件的条件下试运行一次，确保程序、走刀轨
5、迹无误。4. 用三爪卡盘和顶尖装夹一根20200左右的棒材，用较小的切削深度ap和进给量光车外圆，消除棒材形状误差。5. 在控制面板上，设置主轴转速、进给量、和切削深度，启动外圆车削，记录实验条件和主切削力Fy、背刀力Fx。6.调节进给量和切削深度，重复上述至少记录10组外圆车削时的主切削力、背刀力数据。7. 清理、复原系统六、实验报告要求1. 将测量数据记录在实验报告内，处理成曲线。2. 按指数规律拟合主切削力或背刀力和切削深度、进给量的关系，建立切削力的经验公式。一切削力测量记录表实验条件工件材料工件直径刀具结构材料规格前角后角副后角主偏角副偏角刃倾角外圆车刀序号转速(rpm)切削速度(m/min)切削深度(mm)进给量(mm/r)主切削力Fz(N)背向力Fx(N)12345678910111213141516二。按指数规律拟合主切削力或背刀力和切削深度、进给量的关系，建立切削力的经验公式。
